决定模具使用寿命重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相当大的压应力和摩擦力,要求模具能够在强烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨损主要是机械磨损、氧化磨损和熔融磨损三种类型。为了改善模具钢的耐磨性,就要既保持模具钢具有高的硬度,又要保证钢中碳化物或其他硬化相的组成、形貌和分布比较合理。对于重载、高速磨损条件下服役的模具,要求模具钢表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜,保持润滑作用,减少模具和工件之间产生粘咬、焊合等熔融磨损,又能减少模具表面进行氧化造成氧化磨损。所以模具的工作条件对钢的磨损有较大的影响。
耐磨性可用模拟的试验方法,测出相对的耐磨指数,作为表征不同化学成分及组织状态下的耐磨性水平的参数。以呈现规定毛刺高度前的寿命,反映各种钢种的耐磨水平;试验是以Cr12MoV钢为基准进行对比。
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深冷处理对钢材的作用性:
1)超深冷能提高DC53模具钢模具钢及DY-SKH51高速钢的硬度,韧性得到更充分的保证(在超深冷过程中是残余碳化物转变为马氏体)。
2)超深冷也能让DC53模具钢模具工件具有精度保持性(尺寸稳定性),防止在室温因残留奥氏体转变而发生尺寸变化。
3)深冷处理也能促使未转变的奥氏体更多地转变成马氏体,进一步提高硬度,从而提高零件的耐磨性和使用寿命;促进微细碳化物的弥散析出,可以DC53模具钢圆钢的韧性。
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热作模具钢厂家的这款热作模具钢产品具有很高的抗冲击能力,适合有高抗冲击需求的客户锻造模具时使用。并且这款热作模具钢除了具备高抗冲击性外还拥有足够的韧度和抗疲劳性,能够承受长时间的冲击而不会出现损坏,这是热作模具钢为了适应模具厂家的需求而研发出的新产品,此前的热作模具钢产品往往都不具备这样的性能而不能满足客户的需要。热作模具钢厂家生产的中耐热韧性钢的成分中除了含有少量的碳外还包含了一些金属材料,属于一种特殊的合金产品。通常适用于模具客户,这款产品的坚硬度和耐磨性都达到了极高的程度,被很广地使用于热挤压模具精锻模具以及有色金属压模等产品的制造并且其优异的性能受到了客户的一致称赞。热作模具钢厂家的这款产品是在中耐热韧性钢的基础上进行了改良,对其含碳量和合金材料的配比进行了调整,从而使其保持了极高的耐热能力,在温度极高的环境下不会产生变形和疲劳,能够使用在高温下的热作模具的制造,另外铝合金压铸模具也适用这种材料。
H13钢和3Cr2W8V钢是我国目前使用广的两种热作模具钢,其中H13钢因其良好的综合力学性能及抗冷热疲劳性能,能够胜任一般模锻工况的要求。但由于H13钢作为中耐热型热作模具钢,其工作温度不宜超过600℃,且淬透性差不利于制造大截面模具,其应用受到限制。
3CrW8V钢是我国较早使用且应用广的**热性热作模具钢,其热稳定性良好,使用温度可达650℃,但因其冷热疲劳性能和导热性差,容易因冷热疲劳而产生龟裂甚至断裂。而中合金DM钢为某科研团队自主研发的新型热作模具钢。科研人员通过3种热锻模具钢热稳定曲线的测定及微观组织的观察,对比分析3种钢热稳定性能的优劣及在热稳定过程中微观组织的变化。热稳定试验的试样尺寸为10mm×10mm×15mm,采用S2-5-12箱式炉分别将试样在580、620、650℃保温24h,然后采用69-1型洛氏硬度计,按照GB/T230.1-2000测试不同温度下3种试验钢的洛氏硬度值。
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热作模具钢在服役条件下除了承受载荷的周期性变化之外,还受到高温及周期性的急冷急热的作用,因此,评价热作模具钢的断裂抗力应重视材料的热机械疲劳断裂性能。热机械疲劳是一种综合性能的指标,它包括热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性三个方面。
热疲劳性能反映材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命,抗热疲劳性能高的材料,萌生热疲劳裂纹的热循环次数较多;机械疲劳裂纹扩展速率反映材料在热疲劳裂纹萌生之后,在锻压力的作用下裂纹向内部扩展时,每一应力循环的扩展量;断裂韧性反映材料对已存在的裂纹发生失稳扩展的抗力。断裂韧性高的材料,其中的裂纹如要发生失稳扩展,必须在裂纹前端具有足够高的应力强度因子,也就是必须有较大的裂纹长度。在应力恒定的前提下,在一种模具中已经存在一条疲劳裂纹,如果模具材料的断裂韧性值较高,则裂纹必须扩展得更深,才能发生失稳扩展。
也就是说,抗热疲劳性能决定了疲劳裂纹萌生前的那部分寿命;而裂纹扩展速率和断裂韧性,可以决定当裂纹萌生后发生亚临界扩展的那部分寿命。因此,热作模具如要获得高的寿命,模具材料应具备高的抗热疲劳性能、低的裂纹扩展速率和高的断裂韧性值。
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在工作过程中,模具承受着冲击载荷,为了减少在使用过程中的折断、崩刃等形式的损坏,要求模具钢具有一定的韧性。模具钢的化学成分,晶粒度,纯净度,碳化物和夹杂物等的数量、形貌、尺寸大小及分布情况,以及模具钢的热处理制度和热处理后得到的金相组织等因素都对钢的韧性带来很大的影响。特别是钢的纯净度和热加工变形情况对于其横向韧性的影响更为明显。钢的韧性、强度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此,要合理地选择钢的化学成分并且采用合理的精炼、热加工和热处理工艺,以使模具材料的耐磨性、强度和韧性达到很好的配合。
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